工程热力学习题集

10、 可

逆13

--

2160

卡-380℃

-所0,

诺4-示℃循

循1。,环

如已吸

环图

=30=热, 源使,?

(熵(系求循

量=3000kJ求: (1)循环作功量;

2)冷源吸热量及冷增量; 3)如果由于不可逆统的熵增加0.2kJ/K冷源多吸收多少热环少作多少功?

11、 闭系中某一过程的熵变化为25kJ/K,此过程中系统仅从热源(300K)得到热量6000kJ。问此过

程是可逆、不可逆或不可能?

12、 气体在气缸中被压缩,气体的内能变化为55.9kJ/kg,熵变化为-0.293kJ/(kg·K),输给气

体的功为186kJ/kg。温度为20℃的环境可与气体发生热交换,试确定每压缩 1kg气体时的熵产。 13、 两物体质量相等、比热容相同(都为常数),其中A物体初温为,B物体初温为

作热源和冷源,使可逆机在其间工作,直至两物体温度相等时为止。

。用它们

(1)试证明平衡时的温度为 (2)求可逆机作出的总功量;

(3)如果两物体直接接触进行热交换,直至温度相等,求此时的平衡温度及两物体的总熵增。 解:取A、B物体(质量相同,比热容相同)和可逆热机作绝热系。A物体(热源)放热后,温度由TA降至Tm,B物体(冷源)吸热后,由TB升高至Tm,可逆热机在A,B物体间工作,当二物体温度相等时,可逆热机停止工作,则有 又 故

(2)可逆热机作出的总功量

A物体由TA降至Tm'放出热量Q1

B物体由TB降至Tm'放出热量Q2 可逆热机作出的总功量W

(3)如果A,B物体直接接触进行热交换,至温度相等,此时的平衡温度及两物体的总熵增。 由热平衡式得

两物体组成系统的总熵增

14、 两个质量为m 、比热容为定值的相同物体处于同一温度。将两物体作为制冷机的冷、热源,使

热从一物体移出并传给另一物体,结果一个物体温度连续下降,而另一物体连续上升。证明:当被

冷却的物体温度降到

=时所需的最小功为

证:设冷源被移出热量后,温度由T1降至Tf,热源吸收热量后,温度由T1增至Tx 冷源移出的热量 Q冷=mc(T1-Tf) 热源吸收的热量 Q热=mc (Tx-T1)

可逆制冷机消耗功量 Wmin= Q热-Q冷=mc(Tx-T1)-mc(T1-Tf) =mc(Tx+Tf-2T1) 热源,冷源和可逆制冷机组成的绝热系, 有

15、 热力系从温度为的高温热源吸热 Q,问系统得到多少可用能?若吸热过程为在有限温差下进行

=吸入同样的热量Q,这时系统得到的可用能又

的不可逆过程,吸热时热力系温度为

是多少?二者之差与过程的不可逆性有何关系?环境温度为。

16、 将汽轮机视为一开口绝热系。已知进、出口状态1、2下的各参数,求此绝热系在1-2过程中所

能完成的最大功量。

17、 在上题中,若汽轮机在工作过程中由于气流摩擦而产生熵增18、 求节流过程中工质火用的变化。

此时作功量减少多少?

第四章 热力学一般关系

1、已知v=f(p,v),证明循环关系式2、试证范德瓦尔气体 (l) (2)

(3) (4)Cv只是温度的函数。 (5)定温过程的焓差为(6)定温过程的熵差为(7)可逆定温过程的膨胀功为(8)可逆定温过程的热量为(9)绝热膨胀功为(10)绝热自由膨胀时

3、某气体的状态方程为,式中的C为常数。试求:

(1)经图示循环1-B-2-A-1后系统热力学能的变化,及与外界交换的功量和热量。已知且比热容为常数

(2)此气体的焦耳-汤姆孙系数。 4、假定某气体的等压体积膨胀系数为b都是常数。导出这种气体的状态方程。

,等温压缩率

,其中a、

5、0.5kgCH4在0.005立方米的容器内的温度为100℃。试用:(1)理想气体状态方程式;(2)范德瓦尔方程分别计算其压力。

6、试用通用压缩因子图确定O2在160K与0.0074 立方米/kg时的压力。已知Tc=154.6K,pc=5050kPa。

7、理想气体状态方程、范德瓦尔方程、维里方程、对比态方程、通用压缩因子图各有什么特点,有何区别,各适用于什么范围?

8、如何理解本章所导出的微分方程式为热力学一般关系式。这些一般关系式在研究工质的热力性质时有何用处?

第五章 气体的热力学性质

1、某锅炉需要供应的空气量为66000 /h/(标准状况)。这些空气的表压力读数为250mm水柱,被预热

到350℃。求热风道中的实际容积流量(当时当地大气压力读数为750mm汞柱)。 2、空气力

0

.2罐也求将4M温3

气吸为3的内是要罐Pa度

压取 ,贮空1多内。为

缩温0.压气气5℃少的设

机度1缩罐的和时压充60

每为MP后内温 间力气℃

分钟自大15℃ .压a的空气队充。度0压提后。

入设和.气高罐

容开压1M机到内

积始力Pa可

1空

为时,. 气

已知理想气体的定压比热容为变化量的计算式。

=a +bT,其中a、b为常数。试导出其内能、焓和熵的

解:理想气体定压比热容与定容比热容之间的关系为 理想气体内能,焓熵变化量

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